单片机原理及应用课程课件

单片机原理及应用1课程简介课程性质：限选课（考查）总学时：32学时（其中实验12学时）成绩评定方法：平时10%（主要考察作业和到课情况），实验30%（主要考察实验完成情况和实验报告），考试60%。2本课程主要内容第一章单片机概述第二章MCS-51单片机硬件结构第三章MCS-51单片机指令系统第四章MCS-51汇编程序设计第五章MCS-51单片机的中断系统第六章MCS-51单片机内部定时器/计数器第七章单片机串行口及应用第八章单片机的系统扩展第九章单片机系统的接口（*）3第一章单片机概述一、微型计算机基础知识二、单片机概述4一、微型计算机基础知识主要介绍：1.电子计算机基本组成

2.微机硬件系统结构3.微型计算机工作过程4.计算机中的数制（运算及转换）5.计算机中的编码及转换6.运算方法7.计算机语言51.电子计算机基本组成

计算机由硬件和软件两大部分组成。硬件：系指构成计算机系统的物理实体或物理装置，它由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部分构成

存贮器运算器控制器接口接口输入设备输出设备62.微机硬件系统结构在微型计算机中，将运算器和控制器集成在一块IC上，合称这为CPU

CPU存贮器I/O接口I/O外设地址总线控制总线数据总线73.微型计算机工作过程

根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为：存储程序和程序控制。

存储程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列(即程序)及运行中所需的数据，通过一定的方式输入并存储在计算机的存储器中。

程序控制是指计算机自动地逐一取出程序中的一条条指令，加以分析并执行规定的操作。8在计算机运行的过程中有两种信息在流动。一是数据流，这包括原始数据和指令，它们在程序运行前已经预先送至主存中。在运行程序时数据送至运算器参与运算，指令被送往控制器。二是控制流，它是由控制器根据指令的内容发出的，指挥计算机各部件执行指令规定的各种操作或运算，并对执行流程进行控制。9计算机的基本工作过程

第三步：按序再取下一条指令，分析及执行依次周而复始执行指令序列的过程①CPU存贮器I/O②③第一步：CPU自动从存贮器中取指令第二步：由CPU分析指令和执行指令104.计算机中的数制（自学）主要介绍：二进制数，十六进制数不同数制间的相互转换二进制数的算术/逻辑运算十六进制数的算术/逻辑运算11

机器中，数的符号用“0”、“1”表示。最高位作符号位，“0”表示“+”，“1”表示“-”。①机器数与真值机器数：机器中数的表示形式，其位数通常为8的倍数

真值：机器数所代表的实际数值。举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下：

真值： X1=+84=+1010100B

X2=-84=-1010100B

机器数：[X1]机=01010100B[X2]机=11010100B5.计算机中的编码12②原码完(T帽ru简e肆Fo腾rm扒)最高漆位为县符号疑位，垫0表垦示府“+赠”，笋1表脚示“寇－”杆。数嘴值位遭与真估值数悄值位姿相同棍。例梢8驻位原颗码机键器数恶：真值脉：x1=钉+1付01盈01彩00洞Bx2=－到1敌01熔01类00胜B机器敌数：[x1]原=助01糠01绩01杀00[x2]原=11碑01颗01宇00原码仅表示款简单嚼直观登,但户0的俭表示洗不唯虹一，喜加减纽奉运算佳复杂搭。③反性码（O枝ne挤’s衫C陕om颤pl杜em篇en遗t）正数金的反职码与假原码祸相同意，负起数的锦反码偷是符柜号位主不变珍(为孕1)步，其扒余按辞位取哪反。13x=楚-4[x隙]原=岭10妄00雨01荒00厕[县x]反=叨11告11凯10弦11[x径]补朗=糠1遮11基11灰10父0补码俘表示僵的优扇点：0的抛表示并唯一佣，加孟减运侮算方考便③补码蹦（T董wo凭’s胡C委om经pl肚em桐en粗t）正数灾的补浆码表煤示与机原码润相同踏。负匠数补数码的楼符号不位为回1，数值赚位等误于求妙反加渐1，拐即反直码加锤１例：兴求半8位执补码镜机器折数：x=劲+4仗[离x]补=衫0峰00即00幼10部0规定：0自00鲁0塘00真00汇B薄为0戴1位00前0激00衡00倘B挂不是蜜－0稳，而永是－减12醒8148位昌机器爽数表额示的停真值15④机泻器数怜与真农值之狭间的细转换1.里真级值®已机器初数(1)沿X1楼=+柏12狭7，拾X2暴=-痕12钟7，跳求[预X]原、[异X]补[X真1]原=[筝X1液]补=0牌11韵11满11剃1=芹7毛FH[X腔2]原=1票11嗓11院11旱1=姥F谎FH[X么2]补=1民00搂00值00嗓1=匆8水1H(2触)X控1=简+2妖55吩，X鼠2=痛-2狂55密，峰求[御X]原、[租X]补[X赤1]原=[蛮X1煮]补=0法00垦00敞00谨01姓11考11咬11唤1=割0案0F摩FH[X箭2]原=1予00猎00撒00炉01浮11屡11各11怨1=蹲8压0F访FH[X杠2]补=1道11匆11亩11透10干00答00另00器1=旅F滤F0吊1H161)[X厨1]原=忙59导H，斩[X妄2]原=下D9萍H，饿求真贞值？[X系1]原=垦[X辩2]原=2.机器胖数®乘真值＊注意利机器圈数表众示（巧原码弦、补育码）尸＊狡注给意机鼻器数两符号纵位01饲01顿10发0111本01尼10疑01X1冰=汇+1仆01截10迈01B=+匠89研X2期=-持10惑11饱00编1B=-辰892)[X堆1]补=彩59热H，芝[X切2]补=薯D9阻H，湾求真拣值X1匆=线+1滔01论10鞠01B=+泻89术X有2=股-0愉10稀01困11B=-欣3917原码迁、反惹码、塘补码泊之间访的关赢系小壁结正数逮：孕[X衣]原=[胁X]反=[岂X]补负数性：[香X]反=[避X]原符号散位不缝变，幕其它坑按位笼取乘反妈；[边X]补=[或X]反+118⑤信息誉代码跑及转迅换（删自学重)（1贴）BC达D码西：将榆十进影制数碑表示惑为二六进制即编码点的形梢式BC签D码贿存贮样形式：非戚压缩靠BC夜D码赔和压项缩B艇CD醋码：（2泛）忠AS歪CI图I码凳：美辩国国鼓家信庙息交认换标妙准字数符码（3符）AS个CI胜I码校、B舰CD息码及赏16娇进制撇数之届间的盆转换16撒进制侨数→AS麦CI披I码AS坚CI寇I码→16散进制肿数BC沟D码→AS弄CI纺I码16塞进制落数→BC舰D码191.补码变加法前运算坟：[广X+敞Y]补=[图X]补+[告Y]补（一异）浙补码野加减腐运算符号纱作为齐数值赵直接卷参与亦运算撞,变船减法服为加傍法运级算。例：奥X1吵=+壳13监，Y搜1=享+6载，X模2=含-1返3，纳Y2株=-溉6，依求X挪1+袖Y1尿、X晃2+冠Y2解：泊求[伟X1易]补、[Y血1]补、[X物2]补、[Y声2]补00篮00床11厚01腾[惧+1都3]补11则11暮00帖11禾[-逮13险]补+绩0败00其00猫11叙0[+请6]补+吴11叶11饰10伟10[-循6]补00洽01兵00彼11扔[编+1滨9]补1呜11研10露11饿01帐[骡-1蚕9]补进位迟为模介，舍誉弃6.悠运算荒方法20例：诉X1林=+远6，化Y1蹦=+潜8，厌X2的=-放6，除Y2询=-俩8，猪求X境1-共Y1怜、X绿2-商Y2解：福求[宗X1翠]补、[Y趴1]补、[-店Y1朽]补、[X资2]补、[Y煎2]补、[-乏Y2嫁]补00富00遮01证10辅[+渡6]补11墨11挠10六10践[困-6殖]补+修1柏11渐11午00吩0[-复(+标8)乏]补+在00秩00良10蜜00[-企(-边8)边]补11骑11当11雪10榨[京-2鸦]补1蝴00兽00泰00霸10挪[当+2归]补进位播为模妇，舍宗弃2.补码饲减法分运算衫：[脖X-岔Y]补=[交X]补-[搞Y]补=[粮X]补+[螺-Y脏]补211.加法途运算删：直接阶相加螺。2.但减躲法运着算：‘变炉补相扣加’法。例：X=怖15纳0=本96解H，扶Y=依10享=0目AH遇，计干算X袜+Y想=？古X-埋Y=秒？10爱01颠01准10梳1若50寺10没01虾01领10束1喜50+么0塘00谈01饱01付0+纷10+帐11祖11狡01法10-初1010口10御00便00遮1钻60幻玉1青1忠00彻01榨10沟0与14迁0进位裂为模摘，舍土弃（二俩）无捷符号摔数加伴减运窃算变补顺相加仪计算朱减法录:锻当最弟高位暖产生奴进位俱，实提际无瘦借位申；反舱之有不借位。22机器体数陵无循符号榜数管补焦码：10只01毫01忘10查1熟50剂-1链06+过0瓣00虫01侧01兰0+稿1刷0+慈+床1010卷10钟00爆00丘1刺60课-饰96无符誓号数横与补专码运文算的侍溢出洪判断励方法莫却不呢同。计算担机中债补码夫的加断减运护算与鲜无符宇号数琴相同恐。23例：阴X=汽74掠=沃4A山H，夸Y=匪21榜6=轰D棚8H排，求庸X+消Y=妹？和丛X-附Y=井？01透00叮10者10肠7连4愧0缩慧10萝01悦01劣0绢7糕4+盟1牙10层11志00冤0+扶21值6+澡0义01棵01加00径0-挂21雅61株00荷10琴00税10森34散001狡11示00裙10充1值14溢出渔使结青果出绳错。栗加法遇有进亦位，哀结果裤应为纤29僚0；减法星无进泽位则含有借阳位，杨结果崇负数琴补码梁。(三乒)溢坟出─便运算夫过程冷中数伐据超门出允聚许表粗示范够围1．无符归号数种溢出肚判断─最枪高位毛是否脆产生烈进位杏或借挥位。计算然机设屈置进翅位标哨志位饲C监y隙判断鞠无符疾号数遣溢出耕：戒当数泛据加缺/减辞最高笨位产锦生进趴位/矮借位废，C推y=颂1；得否则辜,C欺y=捞0。24例X脚1=掏+4饥5，免Y1难=+腹46准，X内2=脱+9断0，低Y2郊=+欠10妥7，丢求X江1+钓Y1默、X跌2+吵Y22．补码易溢出挣判断─符翻号位贴和最承高数焦值位血进位姥是否毛相同年。计算谦机设邀置溢水出标冒志位OV宏判断泥补码宜溢出液。醒逻吉辑关序系：OV状=C悬y6ÅC与y7当补向码加黑/减顷产生舒溢出OV=举1，辫否则OV=强0。例X章1=苗-5川,Y根1=升-2但，X渠2=抄-1勇05会,Y伸2=射-9骡1,杨求X低1+枕Y1裂、X妻2+青Y211预11寒10召11哲[骡-5定]补10逃01蓄01医11寻[哭-1葬05泪]补+犹1括11亦11汗11恳0[-饶2]补+抱1为01戴00需10价1[-球9眉1]补1压1奏11景11乞00订1广[-防7]补1悄00饭11倾11向00逢[喊+陪]补正确存，无葵溢出唐正数统，有缸溢出染。负数元相加呼，同谱时有厕进位渔：C价y6=1跪、C恩y7=1蚀，则盒无溢泰出；不同积时有乏进位，则孟有溢挑出，票结果败出错鼻。257蝇.计算各机语节言（程活序设货计语敏言）指令垮：是宝能被爪计算倘机识耀别并门执行滤的二呢进制桨代码袖。程序法：计瞎算机烘一系墓列指险令的有序猜集合烟。计算质机语穷言：虽人机舞交流构的语列言，苏程序患表达利方式主要情有机谊器语绳言、需汇编笨语言稳和高妇级语边言汇编语言高级语言机器语言机器（CPU）汇编编译识别26二、两单片料机概怕述主要夹介绍答：1.高单亲片机艇概念2.既单乡丰片机岁的发所展简郊史3.士单生片机粘发展蹦趋势4.钟单尘片机限应用败—电梳子产改品的瓣控制可器5.修单燃片机饭主要援生产她厂家筋及产短品271.子单途片机侄概念确切熔的称倍谓应待是微壤控制专器M顿ic壤ro芬co喷nt挖ro未ll穴er单片拥微型炮计算弱机(S北in暴gl乡丰e愈Ch甜ip裁M搁ic遗ro逮co难mp柄ut单er撤)简招称单析片机萝，是辨指在长一块品芯片脆体上降集成上了中巧央处勤理器源CP杯U、删随机肝存储估器R制AM暖、程叉序存颗储器倒RO顿M或竭EP四RO挽M、纸定时魂器／删计数器器、哪中断蔽控制酬器以朴及串斜行和稳并行飞I／军O接疫口等境功能斤部件可，构恩成一丙个完遥整的华微型糠计算舍机。目前栗，新马型单艰片机见内还艳有A场／D扮及D岂／A饿转换哈器、馅高速斯输入给／输至出部楚件、镜DM阻A通敢道、和浮点份运算阵等特饼殊功暴能部垦件。IC芯片CPURAMROMI/O接口定时/计数器中断控制电路A/DD/APWM282.廉单稿片机康的发违展简扔史大致定可分粥为以吩下五衬个阶爬段。4位单僵片机宽（19扁7l一19龄74）19诵71年11月，In娇te衔l公司速设计棕的4位微跳处理共器In昼te涂l4雕00湿4低档8位单练片机(1号97焰4—扑19融78测)不带遭串行剩接口证，如In毕te节l公司角的80陶48，Mo品st受ek公司吉的38犁70高档8位单耍片机(1陶97靠8—庸19丝式82槽)In港te责l公司页的80嗓51、NE育C公司盯的MP闯D7萌80届0等产疲品。16位单设片机(1听98进2—押19旬90袄)Mo涛st提ek公司68带20贞0，In鹅te烦l公司侵于19挑83年推岸出16位80州96新一粮代单径片机(9塑0年代之以来)采用渣双CP竹U或内衫部流着水线流，In各te晌l公司蜘的80增44、NE娱C公司美的MP掀D7楼80把0293.牧单璃片机放发展我趋势(1筛)微驻型化(2都)低堆功耗(3痰)高食速化(4铁)集钞成资努源更足多(5紧)性埋能更糕加优群异(6斧)通表信及蹄网络梨功能绘加强(7广)专忌用型好单片叮机发援展加疼快304.酿单聚片机慨应用技—电袜子产温品的吓控制访器（1维）测控睛系统锤：温偿室自剩动控建制、画车辆忍检测黎系统风等（2滨）机派电一坏体化杀产品赠：数庙控机捕床、帜电脑拖绣花明机等（3垂）智突能仪鹅器仪缺表及妹传感炕器：姐智能惰电压缝测试泰仪（4卷）计辛算机阵外设哀及智萄能接飘口策：打扯印机躁、键央盘、祝绘图病仪等（5呼）计胖算机灿网络司与通事信产册品：则交换酱机、颜HU涨B（6宇）办轿公自孟动化啦设备脉：传蛋真机罩、复味印机跑、考注勤机住等（7就）家转用电益器：敬电冰示箱、第空调壳、影到音设佳备、电子已玩具（8饲）其秤它方换面：贤汽车锻电子侧、航呜空航左天电韵子等315.则单突片机挡主要碗生产鸟厂家福及产凶品公司典型产品系列主要产品Intel公司MCS-48MCS-51MCS-96804880518096Philips

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